Question

如图甲所示为某同学实验得到的小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图。

①  在图乙中画出实验电路图(根据该电路图可得到U－I关系的完整曲线)，可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器(变化范围0～50 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干。

②  如果将该小灯泡分别接入下图甲、乙两个不同电路，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内电阻为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入________(选填“甲”或“乙”)电路时，小灯泡较亮些。

③  在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为________ W。

④  若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，则此时电源内部的发热功率为________ W。

Answer 1

解析：① 由于要画出U－I关系的完整曲线，必须用分压接法画出实验电路图。    ② 分别在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点即为工作点。显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些。            ③ 在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P＝UI＝1×0.15 W＝0.15 W。    ④若将电路乙中的电阻R替换为另一个完全相同的小灯泡，其他条件不变，可等效为电动势为2.25 V，内阻为2.25 Ω的电池连接一个灯泡，在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源(电动势2.25 V，内阻2.25 Ω)的伏安特性曲线，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点对应的横坐标值为电源输出电流I＝0.26 A，此时电源内部的发热功率为P＝I²r＝0.26²×4.5 W≈0.30 W。